光催化是解决环境污染问题的一种高级氧化技术。钙钛矿型钛氧化物 SrTiO3、BaTiO3和CaTiO3，具有强的光催化氧化还原能力，且这些氧化物无毒、稳定性高，是光催化领域重要的催化剂。遗憾的是，这些钛氧化物的带隙均大于3.0 eV，只能吸收占太阳光能量很少一部分的紫外光，限制了对太阳能的利用；同时光生电子-空穴对较高的复合几率以及催化剂难以回收再利用等问题成为这些材料在光催化技术方面应用的瓶颈。因此，本论文旨在对钙钛矿型钛氧化物进行改性提升其光催化性能。具体内容如下：　　(1)利用简单、绿色的光催化还原法制备出Au-SrTiO3，Ag-SrTiO3以及Au/Ag-SrTiO3系列光催化剂。对样品的结构和微观形貌进行了系统研究。样品的漫反射光谱显示出贵金属特有的等离子体共振吸收现象。荧光测试结果表明Au，Ag单质及其合金有效的提高了SrTiO3光生电子-空穴对的分离效率。产物在紫外光照射下表现出比SrTiO3单体更强的光催化降解酸性橙7的能力，光催化活性顺序为：Au/Ag-SrTiO3> Au-SrTiO3>Ag-SrTiO3>SrTiO3。对产物的光催化机理分析认为Au和Ag单质纳米颗粒可以俘获光生电子抑制光生电子-空穴对的复合，而且发现Au/Ag合金与SrTiO3形成了高度适中的肖特基势垒，不仅可以有效俘获光生电子，而且阻止了电子的“回流”，进一步提高了光生电荷的分离效率。　　(2)通过光催化还原法制备SrTiO3-graphene光催化剂。探究了SrTiO3-graphene光催化剂的形成机理。通过石墨烯的复合提高了 SrTiO3对可见光的吸收。与 SrTiO3相比，复合光催化剂在紫外光辐照下光催化降解酸性橙7的能力显著提升，而且光催化活性与石墨烯的含量有关，当石墨烯的含量为7.5％时染料降解率最高；SrTiO3-graphene光催化剂具有良好的光催化和结构稳定性。石墨烯优异的电荷传输性质促进了SrTiO3光生电子-空穴对的分离，羟基自由基的检测结果进一步证实了这一点。活性物种捕获实验揭示出在 SrTiO3-graphene光催化剂的催化反应中，羟基自由基和光生空穴是主要的活性物种，而双氧水则起到次要的作用。　　(3)采用化学氧化法将聚苯胺与BaTiO3纳米颗粒进行复合。通过改变聚苯胺的含量获得了部分包覆和具有核壳结构的BaTiO3/聚苯胺复合物。探讨了两种形貌BaTiO3/聚苯胺复合物的形成机制，并提出了生长模型。模拟太阳光下降解甲基橙的实验表明：BaTiO3/聚苯胺复合物显示出优于BaTiO3纳米颗粒的光催化活性，其中被聚苯胺部分包覆的样品性能更佳。讨论了聚合温度和时间对复合物光催化性能的影响，并且解释了BaTiO3/聚苯胺复合物的光催化机理。　　(4)利用混合烧结法制备了BaTiO3/g-C3N4光催化剂。这种简单的复合将BaTiO3的光吸收范围由紫外区拓展到了可见光区域。BaTiO3/g-C3N4复合物表现出良好的模拟太阳光光催化降解甲基橙的能力。BaTiO3和g-C3N4具有相互匹配的能带结构，两者的复合使得光生电子和空穴相互迁移，促进了光生载流子的分离。结合羟基自由基测试和活性物种捕获实验结果，提出在 BaTiO3/g-C3N4复合物光催化降解有机物的反应中，光生空穴和超氧自由基是主要的活性物种而羟基自由基则起到次要作用。根据光催化机理分析结果以及复合物的电位关系，确定了BaTiO3和g-C3N4复合的类型。　　(5)采用水热法制备出高效、光响应范围广且可利用磁性回收的CaTiO3/NiFe2O4/graphene复合光催化剂。系统研究了复合物的结构、微观形貌以及光学性质。发现CaTiO3和NiFe2O4纳米颗粒均匀地分布在石墨烯上，而且两种纳米颗粒之间未出现严重的接触团聚现象。复合物对可见光表现出良好的光响应特性。相比于CaTiO3和传统的CaTiO3/NiFe2O4复合材料，CaTiO3/NiFe2O4/graphene复合物在模拟太阳光照射下光催化降解亚甲基蓝的活性显著提高。同时CaTiO3/NiFe2O4/graphene复合材料显示出铁磁性，可通过外加磁场实现回收再利用，复合物具有良好的光催化和结构稳定性。当CaTiO3和NiFe2O4纳米颗粒附着在石墨烯上时，不仅很大程度上避免了传统CaTiO3/NiFe2O4复合中两相的直接接触，阻止了光生载流子的大量复合，而且利用石墨烯优异的电荷传输特性，促进了光生电子-空穴对的分离，使更多的光生电荷参与到光催化反应之中。同时还可以有效利用NiFe2O4半导体的可见光光催化性能以及铁磁性。为制备性能全面提升的复合光催化剂提供了一条可以借鉴的新途径。　　(6)发现CaTiO3纳米颗粒可以作为一种高效的超声催化剂，并且具有良好的超声催化稳定性。在超声波的作用下，CaTiO3纳米颗粒降解罗丹明 B的活性优于商用二氧化钛(P25)，同时其超声催化降解罗丹明 B的反应符合一级反应动力学。系统研究了染料种类、反应温度、催化剂加载量、染料浓度、溶液pH值、超声频率以及溶液中阴离子种类对CaTiO3纳米颗粒超声催化活性的影响。探究了其超声催化机理，揭示出CaTiO3纳米颗粒优异的超声催化活性主要源于羟基自由基的降解作用。